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              <table>    <tr>        <td align="center" width=150px>Windows</td>        <td align="left">windows11</td>    </tr>    <tr>        <td align="center">Ubuntu</td>        <td align="left">Ubuntu16.04的64位版本</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">VMware® Workstation 16 Pro</td>        <td align="left">16.2.3 build-19376536</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">SecureCRT</td>        <td align="left">Version 8.7.2 (x64 build 2214)   -   正式版-2020年5月14日</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">开发板</td>        <td align="left">正点原子 i.MX6ULL Linux阿尔法开发板</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">uboot</td>        <td align="left">NXP官方提供的uboot，NXP提供的版本为uboot-imx-rel_imx_4.1.15_2.1.0_ga(使用的uboot版本为U-Boot 2016.03)</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">linux内核</td>        <td align="left">linux-4.15(NXP官方提供)</td>      </tr>    <tr>        <td align="center">STM32开发板</td>        <td align="left">正点原子战舰V3(STM32F103ZET6)</td>      </tr></table>
              </div>
            </details>

<details class="folding-tag" blue><summary> 点击查看本文参考资料 </summary>
              <div class='content'>
              <table>    <tr><td align="center">参考方向  </td><td align="center">参考原文</td></tr>    <tr><td align="left">---</td><td align="left"><a href="" target="_blank">--- <i class="fa fa-external-link-alt"></i> </a></td></tr></table>
              </div>
            </details>

<details class="folding-tag" blue><summary> 点击查看相关文件下载 </summary>
              <div class='content'>
              <table>    <tr>        <td align="center" width=150>---</td>        <td align="left"><a href="" target="_blank">---<i class="fa fa-external-link-alt"></i> </a></td>      </tr></table>
              </div>
            </details>

<h1 id="一、并发与并行"><a href="#一、并发与并行" class="headerlink" title="一、并发与并行"></a><font size=3>一、并发与并行</font></h1><p>了解线程之前，需要先了解一下并发和并行的概念。</p>
<h2 id="1-串行"><a href="#1-串行" class="headerlink" title="1. 串行"></a><font size=3>1. 串行</font></h2><p>这个我们应该并不陌生，它指的是一种顺序执行，例如先完成 task1 ，接着做 task2 、直到完成 task2 ，然后做 task3 、直到完成 task3  …… 依次按照顺序完成每一件事情，<strong>必须要完成上一件事才能去做下一件事，只有一个执行单元</strong>，这就是串行运行。</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV05-%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/LV05-02-%E7%BA%BF%E7%A8%8B-01-%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%9A%84%E5%9F%BA%E7%A1%80%E7%9F%A5%E8%AF%86/img/image-20220523215917482.png" alt="image-20220523215917482" style="zoom:33%;" />

<h2 id="2-并行"><a href="#2-并行" class="headerlink" title="2. 并行"></a><font size=3>2. 并行</font></h2><p>并行指的是可以并排或者说并列执行多个任务，这样的系统，它通常有多个执行单元，所以可以实现并行运行，例如并行运行 task1 、 task2 、 task3 。</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV05-%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/LV05-02-%E7%BA%BF%E7%A8%8B-01-%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%9A%84%E5%9F%BA%E7%A1%80%E7%9F%A5%E8%AF%86/img/image-20220523220437920.png" alt="image-20220523220437920" style="zoom:40%;" />

<p>并行运行并不一定要同时开始运行、同时结束运行，只需满足在<strong>某一个时间段上存在多个任务被多个执行单元同时在运行着</strong>就可以了称之为并行。</p>
<h2 id="3-并发"><a href="#3-并发" class="headerlink" title="3. 并发"></a><font size=3>3. 并发</font></h2><p>并发强调的是一种时分复用，与串行的区别在于，它不必等待上一个任务完成之后在做下一个任务，可以打断当前执行的任务切换执行下一个任何，这就是时分复用。在同一个执行单元上，将时间分解成不同的片段（时间片），每个任务执行一段时间，时间一到则切换执行下一个任务，依次这样轮训（交叉或者说交替执行），这就是并发运行。</p>
<img data-src="https://fanhua-picture.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/01%E5%B5%8C%E5%85%A5%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/01HQ%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E4%BD%93%E7%B3%BB/LV05-%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/LV05-02-%E7%BA%BF%E7%A8%8B-01-%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%9A%84%E5%9F%BA%E7%A1%80%E7%9F%A5%E8%AF%86/img/image-20220523221252531.png" alt="image-20220523221252531" style="zoom:47%;" />

<h1 id="二、线程"><a href="#二、线程" class="headerlink" title="二、线程"></a><font size=3>二、线程</font></h1><h2 id="1-什么是线程？"><a href="#1-什么是线程？" class="headerlink" title="1. 什么是线程？"></a><font size=3>1. 什么是线程？</font></h2><p>在早期的操作系统中都是以进程作为独立运行的基本单位，直到后面，计算机科学家们又提出了更小的能独立运行的基本单位，也就是<strong>线程。</strong></p>
<p>线程是<strong>参与系统调度的最小单位</strong>。它被包含在进程之中，是进程中的实际运行单位。一个线程指的是进程中一个单一顺序的控制流（或者说是执行路线、执行流），一个进程中可以创建多个线程，多个线程实现并发运行，每个线程执行不同的任务。例如某应用程序设计了两个需要<strong>并发</strong>运行的任务 task1 和 task2 ，可将两个不同的任务分别放置在两个线程中。</p>
<p>在计算机操作系统中，通常同时运行着几十上百个不同的线程，在单核或多核处理系统中都是这样，对于单核处理器系统来说，它只有一个执行单元，同时只能执行一条指令，只能采用并发运行系统中的线程，而肯定不会是是串行，而事实上确实如此。内核实现了调度算法，用于控制系统中所有线程的调度，简单点来说，系统中所有参与调度的线程会加入到系统的调度队列中，它们由内核控制，每一个线程执行一段时间后，由系统调度切换执行调度队列中下一个线程，依次进行。</p>
<p>对于多核处理器系统来说，它拥有多个执行单元，可以并行执行多条指令，在操作系统中，多个执行单元以并行方式运行多个线程，同时每一个执行单元以并发方式运行系统中的多个线程。</p>
<p>计算机处理器运行速度是非常快的，在单个处理核心虽然以并发方式运行着系统中的线程（微观上交替或者交叉方式运行不同的线程），但在宏观上所表现出来的效果是同时运行着系统中的所有线程，因为处理器的运算速度太快，交替轮训一次所<strong>花费的时间在宏观上几乎是可以忽略不计</strong>的，所以表示出来的效果就是<strong>同时运行着所有线程</strong>。</p>
<h2 id="2-它是如何创建的？"><a href="#2-它是如何创建的？" class="headerlink" title="2. 它是如何创建的？"></a><font size=3>2. 它是如何创建的？</font></h2><p>当一个程序启动时，就有一个进程被操作系统（ OS ）创建，与此同时一个线程也立刻运行，该线程通常叫做程序的主线程（ Main Thread ），因为它是程序一开始时就运行的线程。应用程序大多都是以 main() 做为入口开始运行的，所以 main() 函数就是主线程的入口函数， main() 函数所执行的任务就是主线程需要执行的任务。</p>
<p>所以任何一个进程都包含一个主线程，只有主线程的进程称为单线程进程，例如在前边学习进程的时候写的应用程序都是单线程程序，它们只有主线程；既然有单线程进程，那自然就存在多线程进程，所谓多线程指的是除了主线程以外，还包含其它的线程，其它线程通常由主线程来创建（调用 pthread_create 创建一个新的线程，后边再说），那么创建的新线程就是主线程的子线程。</p>
<p>主线程的重要性体现在两方面：</p>
<ul>
<li>其它新的线程（也就是子线程）是由主线程创建的；</li>
<li>主线程通常会在最后结束运行，执行各种清理工作，例如回收各个子线程。</li>
</ul>
<h2 id="3-线程的特点"><a href="#3-线程的特点" class="headerlink" title="3. 线程的特点"></a><font size=3>3. 线程的特点</font></h2><p>线程是程序最基本的运行单位，当一个进程开始运行的时候，真正运行的其实是进程中的线程。当启动应用程序后，系统就创建了一个进程，可以认为进程仅仅是一个容器，它包含了线程运行所需的数据结构、环境变量等信息。</p>
<p><strong>同一进程中的多个线程将共享该进程中的全部系统资源</strong>，如虚拟地址空间，文件描述符和信号处理等等。但同一进程中的多个线程有各自的调用栈（ call stack ，我们称为线程栈），自己的寄存器环境（ register context ）、自己的线程本地存储（ thread-local storage ）。</p>
<details class="folding-tag" blue><summary> 点击查看一个进程中的多个线程的共享资源和私有资源 </summary>
              <div class='content'>
              <ul><li>共享资源通常有：可执行的指令、静态数据、进程中打开的文件描述符、当前工作目录、用户 ID 和用户组 ID 等。</li><li>私有资源通常有：线程 ID  ( TID )、 PC (程序计数器)和相关寄存器、堆栈、错误号 ( errno )、优先级、执行状态和属性等</li></ul>
              </div>
            </details>

<p>在多线程的应用程序中，通常一个进程中包括了多个线程，每个线程都可以参与系统调度、被 CPU 执行，一般具有以下特点：</p>
<p>（1）线程不单独存在、而是包含在进程中；</p>
<p>（2）线程是参与系统调度的基本单位；</p>
<p>（3）可并发执行。同一进程的多个线程之间可并发执行，在宏观上实现同时运行的效果；</p>
<p>（4）共享进程资源。同一进程中的各个线程，可以共享该进程所拥有的资源，这首先表现在：所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间），这意味着，线程可以访问该地址空间的每一个虚地址；此外，还可以访问进程所拥有的已打开文件、定时器、信号量等等。</p>
<p><strong>【注意】</strong>线程与进程最大的区别在于：<strong>线程是调度的基本单位，而进程则是资源拥有的基本单位</strong>。</p>
<h1 id="三、为什么要使用多线程？"><a href="#三、为什么要使用多线程？" class="headerlink" title="三、为什么要使用多线程？"></a><font size=3>三、为什么要使用多线程？</font></h1><p>进程创建多个子进程可以实现并发处理多任务（本质上便是多个单线程进程），多线程同样也可以实现（一个多线程进程）并发处理多任务的需求，那我们究竟选择哪种处理方式更合适呢？</p>
<ul>
<li><strong>多进程编程的劣势</strong></li>
</ul>
<p>（1）进程间切换开销大。多个进程同时运行（指宏观上同时运行，无特别说明，均指宏观上），微观上依然是轮流切换运行，进程间切换开销远大于同一进程的多个线程间切换的开销，通常对于一些中小型应用程序来说不划算。</p>
<p>（2）进程间通信较为麻烦。每个进程都在各自的地址空间中、相互独立、隔离，处在于不同的地址空间中，因此相互通信较为麻烦（后边会学习到）。</p>
<ul>
<li><strong>多线程的优势</strong></li>
</ul>
<p>（1）同一进程的多个线程间切换开销比较小，将大大提高任务切换的效率。</p>
<p>（2）同一进程的多个线程间通信容易。它们共享了进程的地址空间，所以它们都是在同一个地址空间中，通信容易，同时避免了额外的 TLB  &amp; cache 的刷新。</p>
<p>（3）线程创建的速度远大于进程创建的速度。</p>
<p>多线程编程相比于多进程编程的优势是比较明显的，在实际的应用当中多线程远比多进程应用更为广泛。但是多线程也有它的缺点、劣势。例如多线程编程难度高，因为在多线程环境下需要考虑很多的问题，例如线程安全问题、信号处理的问题等，编写与调试一个多线程程序比单线程程序困难得多。所以也会有很多多进程的编程模型，多进程的编程通常会用在一些大型应用程序项目中，像网络服务器应用程序，在中小型应用程序中用的会比较少。</p>
<h1 id="四、线程的上下文切换"><a href="#四、线程的上下文切换" class="headerlink" title="四、线程的上下文切换"></a><font size=3>四、线程的上下文切换</font></h1><p>学习进程的时候了解了一下进程的上下文切换，线程也是有上下文切换的。所谓操作系统的任务调度，实际上的调度对象是线程，而进程只是给线程提供了虚拟内存、全局变量等资源。对于线程和进程，我们可以这么理解：</p>
<ul>
<li>当进程只有一个线程时，可以认为进程就等于线程；</li>
<li>当进程拥有多个线程时，这些线程会共享相同的虚拟内存和全局变量等资源，这些资源在上下文切换时是不需要修改的；但是，线程也有自己的私有数据，比如栈和寄存器等，这些在上下文切换时也是需要保存的。</li>
</ul>
<p>所以线程的上下文切换，还需要看线程是否属于同一个进程：</p>
<ul>
<li>当多个线程不是属于同一个进程，则切换的过程就跟进程上下文切换一样；</li>
<li>当多个线程是属于同一个进程，因为虚拟内存是共享的，所以在切换时，虚拟内存这些资源就保持不动，只需要切换线程的私有数据、寄存器等不共享的数据；</li>
</ul>
<h1 id="五、线程-ID"><a href="#五、线程-ID" class="headerlink" title="五、线程 ID "></a><font size=3>五、线程 ID </font></h1><p>就像每个进程都有一个进程 ID 一样，每个线程也有其对应的标识，称为线程 ID 。进程 ID 在整个系统中是唯一的，但线程 ID 不同，线程 ID 只有在它所属的进程上下文中才有意义。</p>
<h2 id="1-pthread-self"><a href="#1-pthread-self" class="headerlink" title="1. pthread_self() "></a><font size=3>1. pthread_self() </font></h2><h3 id="1-1-函数说明"><a href="#1-1-函数说明" class="headerlink" title="1.1 函数说明"></a><font size=3>1.1 函数说明</font></h3><p>在 linux 下可以使用 man pthread_self 命令查看该函数的帮助手册。</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="comment">/* Compile and link with -pthread. */</span></span><br><span class="line"><span class="meta">#<span class="keyword">include</span> <span class="string">&lt;pthread.h&gt;</span></span></span><br><span class="line"><span class="type">pthread_t</span> <span class="title function_">pthread_self</span><span class="params">(<span class="type">void</span>)</span>;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p><strong>【函数说明】</strong>该函数用于获取调用该函数的线程的线程 ID 。</p>
<p><strong>【函数参数】</strong> none </p>
<p><strong>【返回值】</strong> pthread_t 类型，这个函数总是成功的，返回调用线程的 ID 。</p>
<p><strong>【使用格式】</strong>一般情况下基本使用格式如下：</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br><span class="line">6</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="comment">/* 需要包含的头文件 */</span></span><br><span class="line"><span class="meta">#<span class="keyword">include</span> <span class="string">&lt;pthread.h&gt;</span></span></span><br><span class="line"></span><br><span class="line"><span class="comment">/* 至少应该有的语句 */</span></span><br><span class="line"><span class="type">pthread_t</span> tid;</span><br><span class="line">tid = pthread_self();</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p><strong>【注意事项】</strong> 使用 printf() 打印数据的时候，格式应该使用 lu 。</p>
<h3 id="1-2-使用实例"><a href="#1-2-使用实例" class="headerlink" title="1.2 使用实例"></a><font size=3>1.2 使用实例</font></h3><p>后边的例子中自然会用到。</p>
<h2 id="2-pthread-equal"><a href="#2-pthread-equal" class="headerlink" title="2. pthread_equal() "></a><font size=3>2. pthread_equal() </font></h2><h3 id="2-1-函数说明"><a href="#2-1-函数说明" class="headerlink" title="2.1 函数说明"></a><font size=3>2.1 函数说明</font></h3><p>在 linux 下可以使用 man pthread_equal 命令查看该函数的帮助手册。</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="comment">/* Compile and link with -pthread. */</span></span><br><span class="line"><span class="meta">#<span class="keyword">include</span> <span class="string">&lt;pthread.h&gt;</span></span></span><br><span class="line"><span class="type">int</span> <span class="title function_">pthread_equal</span><span class="params">(<span class="type">pthread_t</span> t1, <span class="type">pthread_t</span> t2)</span>;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p><strong>【函数说明】</strong>该函数用于比较两个线程 ID 是否相等。</p>
<p><strong>【函数参数】</strong></p>
<ul>
<li>t1 ： pthread_t 类型，线程的线程 ID 。</li>
<li>t2 ： pthread_t 类型，需要比较的另一个线程的线程 ID 。</li>
</ul>
<p><strong>【返回值】</strong> int 类型，这两个线程相等返回非 0 值，不相等返回 0 。</p>
<p><strong>【使用格式】</strong>一般情况下基本使用格式如下：</p>
<figure class="highlight c"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="comment">/* 需要包含的头文件 */</span></span><br><span class="line"><span class="meta">#<span class="keyword">include</span> <span class="string">&lt;pthread.h&gt;</span></span></span><br><span class="line"></span><br><span class="line"><span class="comment">/* 至少应该有的语句 */</span></span><br><span class="line">pthread_equal(tid1, tid2);</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p><strong>【注意事项】</strong>  none </p>
<h3 id="2-2-使用实例"><a href="#2-2-使用实例" class="headerlink" title="2.2 使用实例"></a><font size=3>2.2 使用实例</font></h3><p>后边的例子自然会用到。</p>

    </div>

    
    
    

    <footer class="post-footer">




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            <div style="text-align:center;color: #ccc;font-size:14px;">
            ----------本文结束
            <i class="fas fa-fan fa-spin" style="color: #FF1493; font-size: 1rem"></i>
            感谢您的阅读----------
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    </div>





  
  <div class="my_post_copyright"> 
    <p><span>文章标题:</span><a href="/post/326a1e35.html">LV05-02-线程-01-线程的基础知识</a></p>
    <p><span>文章作者:</span><a href="/" title="欢迎访问 《苏木》 的学习笔记">苏木</a></p>
    <p><span>发布时间:</span>2023年07月02日 - 21:52</p>
    <p><span>最后更新:</span>2025年06月14日 - 00:25</p>
    <p><span>原始链接:</span><a href="/post/326a1e35.html" title="LV05-02-线程-01-线程的基础知识">https://sumumm.github.io/post/326a1e35.html</a></p>
    <p><span>许可协议:</span><i class="fab fa-creative-commons"></i> <a rel="license" href= "https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/" target="_blank" title="Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)">署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际</a> 转载请保留原文链接及作者。</p>  
  </div>
  


          <div class="post-tags">
              <a href="/tags/LV05-%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/" rel="tag"><i class="fa fa-tag"></i> LV05-操作系统</a>
          </div>

        

          <div class="post-nav">
            <div class="post-nav-item">
                <a href="/post/4e20d76.html" rel="prev" title="LV05-02-线程-02-线程的创建与回收">
                  <i class="fa fa-angle-left"></i> LV05-02-线程-02-线程的创建与回收
                </a>
            </div>
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                <a href="/post/e320f240.html" rel="next" title="LV05-01-进程-05-进程阻塞">
                  LV05-01-进程-05-进程阻塞 <i class="fa fa-angle-right"></i>
                </a>
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          </div>
    </footer>
  </article>
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  </main>

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  <div class="copyright">
    &copy; 2017 – 
    <span itemprop="copyrightYear">2025</span>
    <span class="with-love">
      <i class="fa fa-heart"></i>
    </span>
    <span class="author" itemprop="copyrightHolder">苏木</span>
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    <span title="站点阅读时长">225:26</span>
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        function siteTime()
        {
            window.setTimeout("siteTime()", 1000);
            var seconds = 1000;
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            var todayDate = today.getDate();
            var todayHour = today.getHours();
            var todayMinute = today.getMinutes();
            var todaySecond = today.getSeconds();
            /*==================================================
            Date.UTC() -- 返回date对象距世界标准时间(UTC)1970年1月1日午夜之间的毫秒数(时间戳)
            year        - 作为date对象的年份，为4位年份值
            month       - 0-11之间的整数，做为date对象的月份
            day         - 1-31之间的整数，做为date对象的天数
            hours       - 0(午夜24点)-23之间的整数，做为date对象的小时数
            minutes     - 0-59之间的整数，做为date对象的分钟数
            seconds     - 0-59之间的整数，做为date对象的秒数
            microseconds - 0-999之间的整数，做为date对象的毫秒数
            ==================================================*/
            var t1 = Date.UTC(2017, 
                              5, 
                              19, 
                              0, 
                              0, 
                              0); //北京时间
            var t2 = Date.UTC(todayYear,todayMonth,todayDate,todayHour,todayMinute,todaySecond);
            var diff = t2-t1;
            var diffYears = Math.floor(diff/years);
            var diffDays = Math.floor((diff/days)-diffYears*365);
            var diffHours = Math.floor((diff-(diffYears*365+diffDays)*days)/hours);
            var diffMinutes = Math.floor((diff-(diffYears*365+diffDays)*days-diffHours*hours)/minutes);
            var diffSeconds = Math.floor((diff-(diffYears*365+diffDays)*days-diffHours*hours-diffMinutes*minutes)/seconds);
            document.getElementById("sitetime").innerHTML="已在这里 "+diffYears+" 年 "+diffDays+" 天 "+diffHours+" 小时 "+diffMinutes+" 分钟 "+diffSeconds+" 秒";
        }
        siteTime();
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